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La Cuenca Oriente: Geología y petróleo

Capítulo 1: Estratigrafía, estructura y evolución geodinámica de la Cuenca Oriente

La superficie mera-upano: marcador geomorfológico de la incisión fluviatil y del levantamiento tectónico de la zona subandina ecuatoriana

Séverine Bès de Berc, Patrice Baby, Jean-Claude Soula, Jaime Rosero, Marc Souris, Frédéric Christophoul et Jorge Vega

Résumé

La zona subandina ecuatoriana, piedemonte de la Cordillera Oriental, está caracterizada por una actividad sísmica y volcánica muy intensa, así como por procesos de erosión muy espectaculares. En este trabajo, se define un marcador morfológico regional llamado superficie Mera-upano, que se formó entre 32 000 a. BP y 14 000 a. BP. Este marcador está utilizado para medir tasas de incisión fluviatil y de levantamiento tectónico en la zona subandina. Los valores obtenidos son muy altos y pueden ser relacionados a un evento geodinámico mayor como la entrada en subducción de la “Dorsal” oceánica de carnegie bajo la Cuenca Oriente.

Texte intégral

INTRODUCCIÓN

1La zona subandina ecuatoriana, piedemonte de la Cordillera Oriental, está caracterizada por una actividad sísmica y volcánica muy intensa (ver Legrand et al. y Barragán et al., en este libro), así como por procesos de erosión muy espectaculares que se manifiestan por deslizamientos de algunos decenas de kilómetros. esos procesos de erosión muy intensos están corroborados por las medidas de erosión realizadas en la Cuenca hidrológica del Napo en el marco del Convenio INHAMI-IRD (ver Laraque et al., en este libro), y por una incisión fluviátil muy fuerte en los valles de la zona subandina.

2El presente trabajo tiene por objetivo principal el de caracterizar e interpretar la geomorfología de las terrazas aluviales subandinas que se desarrollan al este de los volcanes sangay y Tungurahua, ambos ubicados en la Cordillera Oriental, cerca del límite con la zona subandina (figs. 1 y 2). La actividad cuaternaria muy fuerte de esos volcanes (Hall & Beate, 1991) ha provocado los colapsos de sus edificios e importantes depósitos de lavas y de lahares que pueden alcanzar volúmenes de decenas de km3. Ambos depósitos fueron la alimentación principal de los conos aluviales del piedemonte de la Cordillera, actualmente sellados por una superficie morfológica regional que hemos bautizado “Superficie Mera-Upano”. Este marcador morfológico regional permite calcular las tasas de incisión de los ríos pastaza y upano, así como la tasa de levantamiento tectónico del megacono aluvial del Pastaza.

1. CONTEXTO ESTRUCTURAL DE LA ZONA SUBANDINA

3El sistema subandino constituye la parte aflorante de la Cuenca Oriente y permite observarel estilo de las deformaciones recientes. La zona subandina está estructurada por fallas inversas de orientación N-S a NNE-NNW. Las secciones de sísmica de reflexión muestran que esas fallas son generalmente de alto ángulo (ver Rivadeneira & Baby en el capítulo 2), y probablemente de escala cortical. Los marcadores cinemáticos que se observan en los afloramientos, como en los mapas estructurales, evidencian una tectónica transpresiva con movimientos dextrales. La mayoría de esas fallas corresponden a antiguas fallas normales invertidas, que controlaron la sedimentación triásica y jurásica (ver Díaz et al., en este libro).

4La morfología subandina conduce a diferenciar, del norte al sur, tres unidades morfo-tectónicas: el Levantamiento Napo, la Depresión Pastaza y la Cordillera del Cutucú (fig. 2).

5La Depresión Pastaza está deformada por fallas inversas de basamento que generan anticlinales de propagación a vergencia este (fig. 3). La Cordillera del Cutucú corresponde a una antiforma compleja desarrollada al frente de la Cordillera Oriental (fig. 4) y deformada por la inversión de un rift de edad triásica a jurásica (ver Díaz et al. y Legrand et al., en este libro). Entre la Cordillera Oriental y la Cordillera del Cutucú, se desarrolla el valle del Upano donde se acumularon gran parte de los depósitos volcano-clásticos del volcán Sangay.

Fig. 1 – Modelo numérico de relieves (Savane©IRD) y ubicación de los volcanes activos del Ecuador.

Fig. 2 – Modelo numérico de relieves (Savane©IRD) de la zona subandina ecuatoriana y ubicación de la Superficie Mera-Upano.

Fig. 3 – a) Modelo numérico de relieves (Savane©IRD) y ubicación del valle y del cono del Pastaza; b) sección estructural a través del valle y del cono del Pastaza. FAU: falla de corrimiento de Autapi; AAU: anticlinal de Autapi; FB: falla de corrimiento de Bobonaza; AB: anticlinal de Bobonaza; FM: falla de corrimiento del Mirador; AM: anticlinal Mirador; FAL: falla de corrimiento del Alpayacu; FC: falla de corrimiento de Cosanga; FSI: falla de corrimiento de Santa Inés; DSI: Depresión de Santa Inés; FS: falla de corrimiento subandina.

Fig. 4 – Bloque morfo-tectónico 3D de la Cordillera del Cutucú. Los sismos representados son los del experimento de Legrand et al. presentado en este libro (capítulo 1). FUP: Falla del Upano.

2. UN MARCADOR MORFOLÓGICO REGIONAL: LA SUPERFICIE MERA – UPANO

6El estudio de las imágenes satelitales y de modelos numéricos de terreno (savane©IRD) nos han permitido poner en evidencia una superficie morfológica regional de más o menos 3 000 km2 ubicada en la zona subandina, y cubriendo la Depresión pastaza y el valle del Upano entre la Cordillera Oriental y la Cordillera del cutucú (fig. 2). Esta superficie está cortada al este por un deslizamiento de más de 70 km de extensión N-S, y de 500 m de altura (figs. 2 y 5), que constituye una barrera morfológica importante entre la zona subandina y la llanura amazónica. Además, la incisión fluviátil de la Superficie Mera-upano por los ríos Pastaza y Upano, que se observa actualmente, puede alcanzar más de cien metros de profundidad (figs. 6 y 7). Como lo muestra la figura 6, esos procesos de erosión siguen muy activos y afectan continuamente las vías de comunicación en el valle del Pastaza.

Fig. 5 – Modelo numérico de relieves (Savane©IRD) del megacono aluvial del Pastaza y de su deslizamiento frontal.

Fig. 6 – Secciones litológicas de la Fm. Mera (a) y de los depósitos aluviales (b) del paleo-río Alpayacu que sellan la superficie Mera-Upano (ubicación en la fig. 5). La foto ilustra el deslizamiento de mayo del 2002 en la carretera Baños-Puyo, que permitió levantar esas secciones. Descripción de facies según la nomenclatura de Miall (1996).

Fig. 7 – a) Modelo numérico de relieves (Savane©IRD) del valle del Upano; b) sección estructural a través del relleno volcano-sedimentario del valle del Upano; c) sección litológica de los depósitos fluviales que sellan la Superficie Mera-Upano. FS: Falla de corrimiento subandina; FUP: Falla del Upano; FSH: falla de retro-corrimiento de Shaime; FC: falla de corrimiento del Cutucú. Descripción de facies según la nomenclatura de Miall (1996).

7El río upano y el río pastaza son los medios de transporte principales de los depósitos aluviales de la zona subandina. La superficie Mera-upano se formó encima de los conos aluviales alimentados por esos dos ríos, y en gran parte por los sedimentos volcano-clásticos producidos por los volcanes Tungurahua y Sangay (fig. 8). Esta superficie de extensión regional corresponde a un nivel endurecido oxidado característico de las superficies de erosión sub-aérea llamadas “glacis” en francés. En los topes de los conos aluviales del Pastaza y del Upano, logramos obtener dataciones encima y debajo de esta importante superficie de erosión.

8El cono aluvial del Pastaza, que ocupa toda la Depresión Pastaza, al este del granito de Abitagua, y la depresión Santa Inés al oeste, está compuesto por la Formación Mera considerada como de edad pleistocena (Tshopp, 1953). La Formación Mera comprende tres unidades de “debris flow” (conglomerados gruesos con matriz flotante) de un espesor total de 50-80 m, cubiertas por dos niveles de lahar que provienen del volcán Tungurahua (fig. 6). El tope del ultimo nivel de lahar corresponde a la superficie Mera-Upano. Encima de esta superficie, se encuentran localmente, cerca de la localidad de Mera, depósitos fluviales de 5 m de espesor que contienen principalmente clástos graníticos y que provienen del antiguo cauce del río alpayacu, tributario del río pastaza (ver fig. 5). Dentro de esos depósitos fluviales, se ubica un nivel orgánico con troncos de árboles bien conservados, que hicimos datar por 14C en los laboratorios de Beta analytic (Miami, Florida, USA), y que dio una edad de 17 920 a. +/- 100 BP (Beta-144644). Más abajo, entre los dos niveles de lahar, aparece otro nivel orgánico del mismo tipo que dio una edad 14C de 40 580±1030 a. BP (BETA-169315). Esas dos dataciones nos indican que la superficie Mera-Upano se formó entre 40 580±1030 a. BP y 17 920 a. +/- 100 BP. En el valledel upano, enla espalda de la Cordillera de Cutucú(fig. 2), la Superficie Mera-Upano se desarrolló al tope de depósitos de lahares (fig. 7) que provienen de los colapsos sucesivos del volcán sangay, datados en 260 ka BP y 50 ka BP (Monzier et al., 1999). Calculamos que en el valle del upano se depositó alrededor de 60 km3 de lahares (Bès de Berc, 2003). La incisión del río Upano es más o menos de 100 m de profundidad, y alcanzó el substrato de los depósitos de lahar que corresponde a la Fm. Napo o la Fm. Hollín de edad cretácica. Localmente, sobre la Superficie Mera-Upano, encontramos depósitos fluviales del antiguo cauce del río Upano (fig. 7). Esta serie fluviátil de una decena de metros (fig. 7) reveló niveles orgánicos que nos permitieron datar su base en 14C 30 920 +/- 350 a. BP (Beta-171211) y su tope en 14C 23 670 +/- 160 a. BP (Beta-171212).

Fig. 8 – Modelo numérico de relieves (Savane©IRD) mostrando la proveniencia de los sedimentos de los conos aluviales de la zona subandina ecuatoriana.

9Las dataciones de Mera y del upano muestran que la Superficie Mera-Upano empezó a formarse antes de 30 920 +/- 350 a. BP, y fue preservada por lo menos hasta 17 920 a. +/- 100 BP. Este periodo corresponde a la última gran glaciación puesta en evidencia por Claperton (1993) entre 32 000 a. BP y 14 000 a. BP. En la Cuenca amazónica, fue un periodo de clima frío y seco donde pudo desarrollarse una superficie de erosión o de no depositación tal como la de Mera-Upano.

3. TASAS DE INCISIÓN Y DE LEVANTAMIENTO TECTÓNICO

10La superficie Mera-Upano constituye un excelente marcador morfológico para medir las tasas de incisión de los ríos, y de la deformación vinculada con las recientes fallas de la zona subandina.

3. 1. Las tasas de incisión del río Pastaza

11La zona del pastaza está dividida en cuatro dominios estructurales, donde calculamos tasas de incisión a partir de la superficie regional de Mera-Upano, y de diferentes niveles de terrazas de ablación a orillas del río Pastaza (Bès de Berc, 2003). Esos dominios son del Este al Oeste: la zona de Mera-Puyo, sobre el cono aluvial del Pastaza; el granito de Abitagua; la Depresión de sta. Inés; y, más al oeste, el Alto Pastaza (fig. 9).

12En la zona de Mera-Puyo, la tasa de incisión fue calculada a partir de dos marcadores: La superficie Mera-Upano (T1), ubicada 90 m arriba del río Pastaza; y la terraza de ablación de Motolo (T2), encontrada en la cantera de Motolo cerca del pueblo de Mera, ubicada 20 m arriba del río Pastaza y datada en 14C 1 800 +/-50 a. BP (BETA-168282). Las tasas de incisión calculadas para la zona de Mera-Puyo son de 0,43 cm/año entre 17 920 +/- 100 a. BP y 1 800 +/- 50 a. Bp, y de 1,11 cm/año desde 1 800 +/- 50 a. BP.

13En el granito de Abitagua, la Formación Mera es condensada (11 m de espesor) y descansa directamente sobre el granito. La superficie Mera-Upano (T1) está ubicada 156 m arriba del río Pastaza, lo que implica una tasa de incisión de 0,87 cm/año.

14En la Depresión de sta. Inés, además de la Superficie Mera-Upano ubicada alrededor de 135 m arriba del río Pastaza, aparecen varios niveles de terrazas de ablación en la Formación Mera. Una de esas terrazas de ablación está sellada por una colada de lava proveniente del volcán Tungurahua. Esta colada de lava fue cartografiada sobre 30 km de extensión, desde el pueblo de Baños (al pie del volcán Tungurahua) hasta la Depresión de Sta. Inés. Según Hall et al. (1999), esa colada de lava sucede a un flujo piroclástico datado en 14C 2 215 +/- 90 a. BP y está cubierta por cenizas volcánicas datadas en 14C 1 470 +/- 85 a. BP. En la Depresión de sta. inés, a partir de la superficie Mera-Upano y de la terraza sellada por las lavas, calculamos tasas de incisión de 0,54-0,57 cm/año entre 2215 y 1470 a. Bp, y de 0,87-2,5 cm/año entre 2 215 y 1470 a. BP.

Fig. 9 – Secciones morfo-estructurales a través del valle y del cono aluvial del Pastaza, y valores de tasas de incisión fluviátil y de levantamiento tectónico.

15Las tasas de incisión calculadas a lo largo del Río Pastaza, entre 17 920 a. BP y el Presente, están resumidas en la sección de la figura 9. Esas tasas no son constantes de una unidad estructural a la otra, y están aparentemente vinculadas a las diferentes fallas de corrimiento de la zona subandina. Globalmente, las tasas de incisión aumentan en el tiempo del Pleistoceno al Presente.

3. 2. Las tasas de incisión del río Upano

16La superficie Mera-Upano (T1) nos permitió también calcular la tasa de incisión del río upano. La incisión de T1 empezó después de los últimos depósitos fluviales datados en 23 670 a. BP, que encontramos sobre la superficie (fig. 7). Calculamos en este lugar, por un espesor de 110 m de lahares y de depósitos fluviales, una tasa de incisión hasta el Presente de 0,46 cm/año.

3. 3. Las tasas de levantamiento tectónico en el megacono del Pastaza

17El marcador morfológico Mera-Upano, que se extiende desde la Depresión Sta. Inés hasta la llanura amazónica, Está bastante deformado. esta superficie aparece en la figura 9a cortada y basculada por las diferentes fallas subandinas. Se calculó el rechazo vertical de las principales fallas inversas a partir de este marcador. Asumiendo que la Superficie Mera-Upano no fue afectada por incisión y por levantamiento tectónico hasta 17 920 a. BP (ver más arriba), calculamos tasas de levantamiento del mismo orden que las tasas de incisión (ver fig. 9a). La tasa de levantamiento más fuerte se encuentra en las fallas de corrimiento subandinas frontales (fallas de Bobonaza y de Autapi) donde alcanza más de un centímetro por año. El deslizamiento de 500 m de altura que afecta el frente del megacono aluvial del Pastaza (fig. 5) está vinculado al importante rechazo de esas dos fallas de corrimiento frontales.

4. SÍNTESIS Y CONCLUSIONES

18En el Pleistoceno medio y superior, se depositan en la Depresión Pastaza y en el valle del Upano lahares que provienen de la actividad de los volcanes Tungurahua y Sangay (fig. 10a). Esos lahares constituyen la parte superior de la Formación Mera del megacono aluvial del Pastaza. Los lahares del valle del Upano resultan de dos colapsos sucesivos del edificio del volcán Sangay en 260 y 50 ka BP.

19Entre 32 y 18 ka BP, la ultima gran glaciación se traduce en la Cuenca amazónica por un clima frío y seco responsable de la formación y de la preservación de la Superficie Mera-Upano (fig. 10b). Aparentemente, durante este periodo, no hubo actividad tectónica y tampoco incisión fluviátil.

20Después de 18 ka BP (edad de los depósitos fluviales más jóvenes encontrados encima de la Superficie Mera-Upano), comienza la incisión fluviátil de la Superficie Mera-Upano por los ríos pastaza y Upano (fig. 10c). Esta incisión está ligada a la actividad tectónica de la zona subandina y a la propagación de fallas de corrimientos que corten y deforman la Superficie Mera-Upano.

21Actualmente (fig. 10d), el megacono aluvial del Pastaza está afectado por un proceso de erosión regresiva espectacular, que se traduce por un deslizamiento de 500 m de altura que separa la zona subandina de la llanura amazónica. Este deslizamiento está ubicado a lo largo de las fallas de corrimiento frontales de la zona subandina, cuya tasa de levantamiento es estimada a más de 1 cm/año. Esta importante actividad tectónica está corroborada por la fuerte actividad sísmica y volcánica que caracteriza la zona subandina ecuatoriana (ver Legrand et al. y Barragán et al., en este libro). La propagación de las fallas de corrimiento modificó considerablemente la red hidrográfica de la región del Pastaza y del Upano.

22Aparentemente, la Superficie Mera-Upano y las fuertes tasas de incisión fluviátil y de levantamiento tectónico que la caracterizan, están restringidas a la zona subandina ecuatoriana. Desaparecen al sur (en Perú) y al norte (en Colombia). La morfología de la zona subandina ecuatoriana y su fuerte actividad tectónica pueden ser interpretadas como el resultado de un evento geodinámico mayor tal como la subducción de la “Dorsal” oceánica de Carnegie, cuyos efectos pueden aparecer en la Cuenca amazónica a partir del Pleistoceno.

Bibliographie

Referencias citadas

BES DE BERC S., 2003 – Tectonique de chevauchement, surrection et incision fluviatile (exemple de la zone subandine équatorienne, haut bassin amazonien). Phd Thesis, University of Toulouse, 181 p.

CLAPPERTON C., 1993 – Quaternary Geology and Geomorphology of South America. Elsevier, Amsterdam, 779 p.

HALL M. & BEATE B., 1991 – El volcanismo Plio-Cuaternario en los Andes del Ecuador. Estudios de Geografía, 4: 5-38.

HALL M.L., ROBIN C., BEATE B., MOTHES P. & MONZIER M., 1999 – Tungurahua Volcano, Ecuador: structure, eruptive history and hazards. J. Volc. Geotherm. Res, 91: 1-21.

MIALL A. D., 1996 – The Geology of fluvial deposits, sedimentary facies, basin analysis and petroleum geology. Blackwell Science, London, 582 p.

MONZIER M., ROBIN C., SAMANIEGO P., HALL M. L., COTTON J., MOTHES P. & ARNAUD N., 1999 - Sangay Volcano, Ecuador; structural development, present activity and petrology. J. Volc. Geotherm. res., 90: 49-79.

TSCHOPP H.J., 1953 – Oil explorations in the Oriente of Ecuador. A.A.P.G. bull., 37: 2303-347.

Table des illustrations

Légende Fig. 1 – Modelo numérico de relieves (Savane©IRD) y ubicación de los volcanes activos del Ecuador.
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Légende Fig. 2 – Modelo numérico de relieves (Savane©IRD) de la zona subandina ecuatoriana y ubicación de la Superficie Mera-Upano.
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Légende Fig. 3 – a) Modelo numérico de relieves (Savane©IRD) y ubicación del valle y del cono del Pastaza; b) sección estructural a través del valle y del cono del Pastaza. FAU: falla de corrimiento de Autapi; AAU: anticlinal de Autapi; FB: falla de corrimiento de Bobonaza; AB: anticlinal de Bobonaza; FM: falla de corrimiento del Mirador; AM: anticlinal Mirador; FAL: falla de corrimiento del Alpayacu; FC: falla de corrimiento de Cosanga; FSI: falla de corrimiento de Santa Inés; DSI: Depresión de Santa Inés; FS: falla de corrimiento subandina.
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Légende Fig. 4 – Bloque morfo-tectónico 3D de la Cordillera del Cutucú. Los sismos representados son los del experimento de Legrand et al. presentado en este libro (capítulo 1). FUP: Falla del Upano.
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Légende Fig. 5 – Modelo numérico de relieves (Savane©IRD) del megacono aluvial del Pastaza y de su deslizamiento frontal.
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Légende Fig. 6 – Secciones litológicas de la Fm. Mera (a) y de los depósitos aluviales (b) del paleo-río Alpayacu que sellan la superficie Mera-Upano (ubicación en la fig. 5). La foto ilustra el deslizamiento de mayo del 2002 en la carretera Baños-Puyo, que permitió levantar esas secciones. Descripción de facies según la nomenclatura de Miall (1996).
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Légende Fig. 7 – a) Modelo numérico de relieves (Savane©IRD) del valle del Upano; b) sección estructural a través del relleno volcano-sedimentario del valle del Upano; c) sección litológica de los depósitos fluviales que sellan la Superficie Mera-Upano. FS: Falla de corrimiento subandina; FUP: Falla del Upano; FSH: falla de retro-corrimiento de Shaime; FC: falla de corrimiento del Cutucú. Descripción de facies según la nomenclatura de Miall (1996).
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Légende Fig. 8 – Modelo numérico de relieves (Savane©IRD) mostrando la proveniencia de los sedimentos de los conos aluviales de la zona subandina ecuatoriana.
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Légende Fig. 9 – Secciones morfo-estructurales a través del valle y del cono aluvial del Pastaza, y valores de tasas de incisión fluviátil y de levantamiento tectónico.
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Légende Fig. 10 – Los diferentes estados de evolución de la zona subandina ecuatoriana y de la Superficie Mera-Upano desde el Pleistoceno: a) Pleistoceno medio-superior; b) entre 32 y 18 ka. BP; c) desde 18 ka. BP; d) actualmente.
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